2023年魏二赏三相异步电动机的PLC控制方案设计.doc

河南科技学院 2023届本科毕业论文〔设计〕 论文题目：三相异步电动机的PLC控制方案设计 学生姓名： 魏二赏 所在院系： 机电学院 所学专业： 应用电子技术教育 导师姓名： 王占合 完成时间： 2023年5 月20日 摘 要 PLC在三相异步电机控制中的应用，与传统的继电器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、灵活性强、功能完善等优点。长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比拟完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。本文设计了三相异步电动机的PLC控制电路，该电路主要以性能稳定、简单实用为目的。 关键词：PLC，编程语言，三相异步电机，继电器 Three-phase asynchronous motor's PLC control project design Abstract PLC in the three-phase asynchronous machine control's application, compares with the traditional black-white control, has the control speed to be quick, the reliability is high, the flexibility is strong, merits and so on function consummation. Since long, PLC is in the industrial automation control domain throughout the main battlefield, has provided the very reliable control application for various automation control device. It can provide safe reliable and the quite perfect solution for the automated control application, suits in the current Industrial enterprise to the automated need. This article has designed the three-phase asynchronous motor's PLC control circuit, this electric circuit mainly take the stable property, simple practical as a goal. Keywords：PLC, Programming Language, Three-phase asynchronous machine, Relay 目 录 1 绪论…………………………………………………………………………………1 2 设计要求……………………………………………………………………………1 3  总体设计…………………………………………………………………………...2 3.1 系统结构……………………………………………………….……………..2 3.2  系统配置……………………………………………………………………..3 3.3 三相异步电动机正反转的PLC控制………………………………………..4 3.3.1 三相异步电动机正反转PLC控制接线图………………………………4 3.3.2 三相异步电动机正反转PLC控制的梯形图、指令表…………………6 3.4 三相异步电动机的起、制动PLC控制……………………………………..6 3.5 三相异步电动机的调速系统PLC控制……………………………………..9 3.6 三相异步电动机使用PLC控制优点……………………………………….13 4 系统调试…………………………………………………………………………..14 5 结束语……………………………………………………………………………..14 参考文献……………………………………………………………………………..15 1 绪论 三相异步电动机的应用几乎涵盖了工农业生产和人类生活的各个领域，在这些应用领域中，三项异步电动机常常运行在恶劣的环境下，导致产生过流、短路、断相、绝缘老化等事故。对于应用于大型工业设备重要场合的高压电动机、大功率电动机来说，一旦发生故障所造成的损失无法估量。 在生产过程，科学研究和其他产业领域中，电气控制技术应用十分广泛。在机械设备的控制中，电气控制也比其他的控制方法使用的更为普遍。 本系统的控制是采用PLC的编程语言——梯形语言，梯形语言是在可编程控制器中的应用最广的语言，因为它在继电器的根底上加进了许多功能、使用灵活的指令，使逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，它是专为在恶劣工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制，定时、计数和算术等操作的指令，并采用数字式、模拟式的输入和输出，控制各种的机械或生产过程。 长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比拟完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。 进入20世纪80年代，由于计算机技术和微电子技术的迅速开展，极大的推动了PLC的开展，使的PLC的功能日益增强。如PLC可进行模拟量控制、位置控制和PID控制等，易于实现柔性制造系统。远程通信功能的实现更使PLC 如虎添翼。目前，在先进国家中，PLC已成为工业控制的标准设备，应用面几乎覆盖了所有工业企业。PLC是一种固态电子装置，它利用已存入的程序来控制机器的运行或工艺的工序。PLC 通过输入/输出〔I/O〕装置发出控制信号和接受输入信号。由于PLC综合了计算机和自动化技术，所以它开展日新月异，大大超过其出现时的技术水平。它不但可以很容易地完成逻辑、顺序、定时、计数、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是超大规模集成电路的迅速开展以及信息、网络时代的到来，扩展了PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业。 2 设计要求 随着PLC本钱的降低和应用日益广泛，三相异步电动机的常规控制应用PLC技术越来越成为现实。三相异步电动机根据工作要求不同，主要进行降压启动、正反转、自动循环、制动、变速等不同控制，该设计要求把对电动机的上述控制采用PLC控制来实现，使系统的性能更完善，PLC是用来取代传统的继电器控制的，与之相比，PLC在性能上比继电器控制逻辑优异，特别是可靠性高、设计施工周期短、调试修改方便、而且体积小、功耗低、使用维护方便。因此，本文研究了基于可编程控制器〔PLC〕的电动机综合监控和保护系统的方法。作电动机运行的三相异步电机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格廉价，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。  1．控制方面： 1） 控制方案设计。根据电动机在实际工作时的常见控制要求，设计出2-3套控制方案。 2） 硬件设计。对控制系统所需标准件进行选型和非标件设计。 3） 控制程序设计。 2. 技术指标： 1） 标准件的选型符合国标。 2） 程序调试正确。 3 总体设计 3.1 系统结构 三相异步电动机根据工作要求不同，主要进行降压启动、正反转、自动循环、制动、变速等不同控制，该设计要求把对电动机的上述控制采用PLC控制来实现，使系统的性能更完善。我们国家的标准电压是380V和220V两种制式，生产厂家也是按这个标准化技术生产的你们公司定做的，一定有其原因和内行的专业技术人员指导的，理论上讲是没什么问题的，可以正常使用。设计功率大，实际使用功率小点，电动机起热电流大是正常的。就像设计是十匹马拉的车现在用八匹马拉车，那每匹马拉车的力就用的多一点。要想解决这个问题的方法是提高电压！结构原理框图如以下列图1所示。 计算机 PLC可编程 控制器 转 换 电 路 三相异 步电动机 三相异步电动机驱动器 图1结构原理框图 3.2 系统配置 在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原那么选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系。 选择PLC机型应考虑两个问题: 〔1〕 PLC的容量应为多大？ 〔2〕 选择什么公司的PLC及外设。本系统共包括12路开关量，7路模拟量选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比拟和兼顾，最终选出较满意的产品。 目前，各个厂家生产的PLC其品种、规格及功能都各不相同。由于本设计的需要我选择了日本松下电工公司的FP系列PLC，既FP0。FP0是超小型PLC，之所以选择松下公司生产的PLC，是因为其产品特点有以下三个特点： 〔1〕丰富的指令系统，有将近200条指令。 〔2〕有强大通信功能。 〔3〕CPU处理速度快。 3.3 三相异步电动机正反转的PLC控制 3.3.1 三相异步电动机正反转PLC控制线路图 要求当按下正转按钮，电机连续正转，此时反转按钮不起作用〔互锁〕，按下停止按钮电机断开电源，按下反转按钮电机连续反转，正转不起作用。图2所示为三相异步电机的正反转控制原理图。主电路中，KM1的三个常开触点控制电动机的正向运转，KM2三个常开触电控制电动机的反向运转。为节省输入点数，接线图中把热继电器FR的长闭触电串联于输出电路中而未作为输入信号处理。为防止接触器的线圈断电后触电由于熔焊仍然接通情况下另一个接触器得电吸合，在输出电路中设置了接触起辅助常闭触电的互锁三相异步电动机的工作原理应该是：当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势〔感应电动势的方向用右手定那么判定〕。 输入 输出 SB3：X0